3D DRAM 시장 점유율 전쟁의 조용한 시작

[불스탁®]

3D DRAM 시장 점유율 전쟁의 조용한 시작

지속적인 기술 발전이 이뤄지는 시대에 반도체 업계는 NAND 기술의 진화에 주목하고 있습니다. 스케일링 제한을 극복하기 위해 트랜지스터는 평면에서 3D 아키텍처로 전환하여 단위 면적당 저장 장치 수를 늘리고 있습니다. 3D DRAM 아키텍처의 이러한 개념이 대중의 영역에 들어왔습니다.

기존 DRAM에서는 트랜지스터가 평면에 집적됩니다. 그러나 3D DRAM에서는 트랜지스터가 여러 겹으로 적층되어 트랜지스터가 분산됩니다. 3D DRAM 구조를 채택하면 트랜지스터 사이의 간격을 넓혀 누설 전류와 간섭을 줄일 수 있다고 믿어집니다.

이론적 관점에서 볼 때, 3D DRAM 기술은 메모리 기술의 기존 패러다임을 깨뜨립니다. 로직 유닛 위에 스토리지 셀을 적층해 단위 칩 면적 내에서 더 높은 용량을 구현하는 새로운 스토리지 방식이다.

차별화 측면에서 기존 DRAM은 데이터를 읽고 쓰기 위해 복잡한 연산 과정이 필요한 반면, 3D DRAM은 수직으로 쌓인 저장 장치를 통해 데이터에 직접 접근하고 쓸 수 있어 접근 속도가 대폭 향상됐다. 3D DRAM의 장점은 대용량과 빠른 데이터 액세스뿐만 아니라 낮은 전력 소비와 높은 신뢰성을 포함하여 다양한 애플리케이션 요구를 충족시킵니다.

적용 분야에서는 3D DRAM의 고속, 대용량이 고성능 컴퓨팅의 효율성과 성능을 향상시키는 데 도움이 될 것입니다. 3D DRAM은 컴팩트한 크기와 대용량으로 모바일 기기에 이상적인 메모리 솔루션입니다. 3D DRAM의 대용량 및 저전력 소비 특성은 사물 인터넷(IoT) 분야의 실시간 데이터 처리 및 전송 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

또한, ChatGPT를 통한 AI 시대 도래 이후 AI 활용이 급증하고 있으며, AI 서버는 장기적으로 스토리지 수요 성장의 강력한 원동력이 될 것으로 예상된다.

마이크론의 최고사업책임자(CCO)는 앞서 로이터와의 인터뷰에서  일반적인 AI 서버의 DRAM 용량은 일반 서버의 최대 8배, NAND 용량의 3배에 달한다고 밝혔습니다.

현재 3D DRAM은 개발 초기 단계에 있으며, 삼성과 같은 기업들이 연구 개발 전장에 적극적으로 참여하고 있습니다. 빠르게 성장하는 시장에서 다양한 플레이어가 선두를 차지하기 위해 노력함에 따라 경쟁이 치열해졌습니다.

1. 삼성전자: 4F2 DRAM

삼성전자는 2019년부터 3D D램 연구를 진행해 같은 해 10월 업계 최초로 12단 3D-TSV(Through-Silicon Via) 기술을 발표했다 . 삼성전자는 2021년 DS사업부 내에 차세대 공정개발 연구팀을 신설해 이 분야 연구에 주력하고 있다.

2022 SAFE 포럼에서 삼성은 삼성 파운드리의 전반적인 3DIC 여정을 설명 하고 로직 스택 칩인 SAINT-D로 DRAM 스택 문제를 해결할 준비가 되어 있음을 밝혔습니다. 이 설계는 8개의 HBM3 칩을 하나의 거대한 인터포저 칩에 통합하는 것을 목표로 합니다.

삼성전자는 2023년 5월 4F2 구조 D램을 양산하기 위해 반도체연구소 내에 개발팀을 꾸렸다.

DRAM 셀 스케일링이 한계에 도달함에 따라 10nm 공정 이상의 DRAM에 4F2를 적용하는 것이 목표인 것으로 알려졌습니다 . 보고서는 삼성전자의 4F2 DRAM 저장장치 구조 연구가 성공할 경우 노드 변경 없이 기존 6F2 DRAM 저장장치 구조에 비해 칩 다이 면적을 약 30% 줄일 수 있다고 밝혔다.

같은 해 10월 '메모리 기술의 날' 행사에서 삼성전자는 차세대 10나노급 노드 D램에 기존 2D 평면 구조가 아닌 새로운 3D 구조를 도입하겠다는 계획을 밝혔다. 이 프로젝트의 목표는 칩 생산 능력을 100G 이상 늘리는 것입니다.

삼성전자는 지난해 일본에서 열린 'VLSI 심포지엄'에서 3D D램에 대한 연구 결과를 담은 논문을 발표하고, 실제 반도체 구현으로서 3D D램의 상세 이미지를 선보였다.

삼성전자는 최근 미국 실리콘밸리에 차세대 3D D램 개발을 전담하는 새로운 R&D 연구소를 설립했다고 발표했다.

이 연구소는 Silicon Valley의 Device Solutions America(DSA) 산하에서 운영되며 삼성의 미국 내 반도체 생산을 감독하고 차세대 DRAM 제품 개발에 주력하고 있습니다.

2. SK 하이닉스 – 미래 DRAM 채널 소재로 IGZO 소개

SK하이닉스 조사 에 따르면 DRAM의 리프레시 특성을 향상시키기 위해 IGZO 채널이 주목받고 있다.

IGZO 박막 트랜지스터는 적당한 캐리어 이동도, 극히 낮은 누설 전류, 기판 크기 확장성 등으로 인해 디스플레이 산업에서 오랫동안 사용되어 온 것으로 알려졌다. 이는 미래 DRAM의 적층형 채널 소재 후보가 될 수 있습니다.

3. 결론

DRAM 기술이 1D에서 2D로, 그리고 현재는 다양한 3D 구조로 진화하면서 업계는 당면 과제를 해결할 수 있는 다양한 솔루션을 제공했습니다. 그러나 제조 비용, 내구성 및 신뢰성을 최적화하고 개선하는 것은 3D DRAM 기술 발전에 있어 여전히 중요한 과제로 남아 있습니다. 신소재 개발의 어려움과 물리적 한계로 인해 3D D램 상용화에는 아직 시간이 필요하다.

업계에서는 현재의 연구 성과를 바탕으로 아직 초기 단계인 3D DRAM 개발에 적극 나서고 있다. 업계 관계자에 따르면 2025년쯤 3D D램이 등장하기 시작해 2030년 이후에는 실제 양산이 가능할 것으로 예상된다.

https://www.trendforce.com/news/2024/02/02/news-the-quiet-beginning-of-the-3d-dram-market-share-battle/

[News] The Quiet Beginning of the 3D DRAM Market Share Battle | TrendForce Insights

*** 본 정보는 투자 참고용 자료로서 그 정확성이나 완전성을 보장할 수 없으며, 어떠한 경우에도 법적 책임소재에 대한 증빙자료로 사용될 수 없습니다.

'돈' 잃지 마라! '돈'을 지켜라! 그리고 '돈'을 불려라!